基于單片機的數字溫度計的設計及顯示

2013-12-10 14:07:16臨沂職業學院朱海濤

電子世界 2013年6期

關鍵詞：單片機設計

臨沂職業學院朱海濤

一、溫度顯示系統總設計原理

系統設計總框架如圖1。

1.控制模塊：通過應用單片機，對系統進行初始化，主要完成對數碼管顯示、按鍵的處理等功能，起到總體控制和協調各模塊工作的作用。

2.盤輸入模塊：主要完成與時間相關的設置和溫度、時間、日期的切換。

3.碼管顯示模塊：主要對單片機送來的時間、日期、溫度信息進行顯示。

4.度采集模塊：采用DS18B20溫度傳感器，向單片機提供實時溫度信息。

5.子鐘模塊：采用時鐘芯片DS1302，該芯片可以進行時、分、秒的計數，DS1302通過串行方式與單片機進行數據傳送，向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內的實時時間信息。

二、各模塊實現

1.主控制模塊

在文章設計的溫度顯示系統設計中，控制核心是STC89C52單片機，該單片機51系列增強型8位單片機，它有32個I/O口，片內含4K FLASH工藝的程序存儲器，便于用電的方式瞬間擦除和改寫，而且價格便宜，其外部晶振為12MHz，一個指令周期為1 μS。使用該單片機完全可以完成設計任務，其最小系統主要包括：位電路、震蕩電路以及存儲器選擇模（EA腳的高低電平選擇），電路如圖2。

2.鍵盤輸入模塊

鍵盤輸入模塊(見圖3)上“0”、“4”、“8”、“C”可以配置成獨立按鍵，通過跳帽J11切換，在獨立按鍵中，應該把跳帽接到左端。

功能介紹：本文中，P3.0-P3.3四個獨立按鍵分別時間調整按鍵、功能加減、日歷切換按鍵、溫度切換按鍵。當P3.0(set)按下系統進入時調整狀態：分單元閃爍，再按下P3.1（up）時，對顯示的數碼管的時段進行加一功能，達到對時調整，再次按下P3.0(set)時進入分鐘調整狀態，分單元閃爍，通過按鍵P3.1（up）加一調整分的顯示，秒不進行調整，時間調整結束后，再次按下P3.0(set)進入正常時鐘顯示；當按下P3.2(switchriqi)時，切換到日歷的顯示；當按下P3.3（setwendu）時，切換到溫度的顯示。

3.數碼管顯示模塊

顯示原理：因為所有位數碼管的段選線被并聯在一起，位選線控制哪一位數碼管有效的有效，所以就需要為每一位數碼管配一個鎖存器，進而簡化了硬件電路。點亮數碼管采用動態掃描顯示。所謂動態掃描顯示即輪流向各位數碼管送出字形碼和相應的位選，利用發光管的余輝和人眼視覺殘留作用，使人感覺到各位數碼管似乎同時在顯示。由于動態顯示的亮度比靜態顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態顯示電路中的限流電阻。數碼顯示模塊電路見圖4。

4.溫度采集部分

文章采用一線制數字溫度傳感器DS18B20。傳感器輸出信號進4.7K的上拉電阻直接接到單片機的P1.0引腳上。該器件將半導體溫敏器件、A/D轉換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。在本設計中采用外部供電方式實現DS18B20傳感器與單片機的連接，其接口電路下如圖5所示。

工作原理：溫度以16bit帶符號位擴展的二進制補碼形式讀出，下表給出了溫度值和輸出數據的關系。程序中需將16進制溫度值轉化為十進制，再轉化為數碼管顯示需要的段碼表數據格式。

5.電子鐘模塊

圖1 系統設計總框架

圖2 主控制模塊電路

圖3 鍵盤輸入模塊

圖4 數碼顯示模塊

采用時鐘芯片DS1302，該芯片可以進行時、分、秒的計數，DS1302通過串行方式與單片機進行數據傳送，向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內的實時時間信息。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，DS1302用于數據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數據點的記錄上，能實現數據與出現該數據的時間同時記錄，因此廣泛應用于測量系統中。讀寫時序說明：

DS1302是SPI總線驅動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應寄存器的數據。要想與DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如圖6。